編碼器使用介紹

1、Baumer electricBU Motion Basic Training編碼器編碼器Baumer electricBU Motion Basic Training主要內容主要內容什么是編碼器什么是編碼器編碼器的種類編碼器的種類 編碼器的主要組成部分編碼器的主要組成部分增量編碼器的原理增量編碼器的原理絕對值編碼器的原理絕對值編碼器的原理編碼器的機械安裝編碼器的機械安裝編碼器的應用編碼器的應用. .我們能夠提供的總線接口我們能夠提供的總線接口介紹Baumer electricBU Motion Basic Training 什么是編碼器什么是編碼器? ?編碼器是一個機械與電子緊密結編碼器是一

2、個機械與電子緊密結合的精密測量器件。合的精密測量器件。它通過光電原理或電磁原理將一它通過光電原理或電磁原理將一個機械的個機械的幾何位移量幾何位移量轉換為電子轉換為電子信號（電子脈沖信號或者數據信號（電子脈沖信號或者數據串）。串）。這種電子信號通常需要連接到控這種電子信號通常需要連接到控制系統(tǒng)制系統(tǒng)(e.g. PLC(e.g. PLC、高速計數模、高速計數模塊、變頻器等塊、變頻器等),),控制系統(tǒng)經過計控制系統(tǒng)經過計算便可以得到測量的數據，以便算便可以得到測量的數據，以便進行下一步工作。進行下一步工作。編碼器一般應用于機械角度、速編碼器一般應用于機械角度、速度、位置的測量。度、位置的測量。介紹B

3、aumer electricBU Motion Basic Training編碼器種類編碼器的分類編碼器的分類shaftthrough hollowshaftend hollowshaftopticalshaftend hollowshaftmagneticincrementalshaftthrough hollowshaftend hollowshaftsingle-turnshaftthrough hollowshaftend hollowshaftmulti-turnopticalshaftend hollowshaftsingle-turnshaftend hollowshaft mu

4、lti-turnmagneticabsoluteencoders Baumer electricBU Motion Basic Training光電編碼器光電編碼器的基本部件電氣輸出電氣輸出 短路保護 反極性保護 放大電路 抗干擾電路等 數據輸出 增量/絕對值機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)旋轉軸安裝法蘭+附件軸承系統(tǒng)支架外殼數據掃描系統(tǒng)數據掃描系統(tǒng)LED光源&光敏電阻/永磁&霍爾元件增量碼盤/絕對值碼盤數據處理系統(tǒng)Baumer electricBU Motion Basic Training局限性磁和光電編碼器的區(qū)別磁和光電編碼器的區(qū)別光電編碼器磁編碼器高分辨率精度更高通孔軸套堅固抗 振動

5、灰塵 臟 潮濕成本底Baumer electricBU Motion Basic Training光電編碼器光電編碼器讀出原理發(fā)光二極管發(fā)光二極管光電二極管光電二極管輸出型號輸出型號柵格柵格,慮光鏡慮光鏡碼盤碼盤Baumer electricBU Motion Basic Training磁編碼器磁編碼器讀出原理永久磁鐵用來激發(fā)霍爾傳感器磁鐵安裝在軸的中心 磁場切割線圈產生電壓 霍爾傳感器檢測方向和運動永磁鐵永磁鐵霍爾傳感器霍爾傳感器Cross Hall sensorBaumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders絕對值和增量編碼

6、器的區(qū)別絕對值和增量編碼器的區(qū)別 增量編碼器絕對值編碼器傳送在一轉中每一步的唯一的位置信息位置信息一直可用,即使在掉電或電源出現故障時一般應用于角度測量及往復運動一般用來測試速度與方向也可以用角度測量，但在掉電或電源出現故障時位置信息丟失Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量編碼器增量編碼器顯示速度與旋轉方向顯示角度位置(脈沖累計)角度測量時，如果電源出現故障,所有的位置信息丟失分辨率通過每轉多少脈沖表示Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Enc

7、oders增量編碼器脈沖盤設計圖增量信號可以達到10000 脈沖/圈 A/ B/ 0通道 反相同道0脈沖參考信號編碼器碼盤的設計:一般采用以下3種材質 玻璃碼盤適宜于高精度,鎳和塑料碼盤適宜于中等精度Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders通道A增量編碼器輸出信號：增量編碼器輸出信號：單通道信號編碼器碼盤只有一圈光柵，編碼器有一對光電掃描系統(tǒng)，輸出一通道脈沖信號，后續(xù)設備根據單位時間檢測到的脈沖數及編碼器的分辨率計算出的角速度及線速度信號輸出如圖： 可以測試速度 不能測試旋轉方向Baumer electricBU M

8、otion Basic Training增量編碼器輸出信號：增量編碼器輸出信號：雙通道信號編碼器碼盤有2圈光柵，并且以90度相位差排列，編碼器有2對光電掃描同，輸出2通道脈沖信號，由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉信號輸出如圖： 可以測試速度 可以測試旋轉方向通道A通道 BIncremental EncodersBaumer electricBU Motion Basic Training通道Z增量編碼器輸出信號：增量編碼器輸出信號：3通道信號在雙通道編碼器的基礎上增加了一個零位信號，用于基準點定位一般測長度使用該信號，測速一般不使用該信號。 信

9、號輸出如圖： 可以測試速度 可以測試旋轉方向 可以定位通道A通道 BIncremental EncodersBaumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量編碼器輸出信號：增量編碼器輸出信號：6通道信號在3通道編碼器的基礎上將每一通道信號增加一個反向輸出，即為6通道編碼器，反向信號的存在主要是為了消除干擾及補償損耗，以便可以長距離的傳輸。信號輸出如圖：Baumer electricBU Motion Basic TrainingOutput AOutput AIncremental Encoders黑色為輸出信號，紅色為

10、電磁干擾，A-A=2ABaumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders輸出信號電路 (1/2)適應于:電磁兼容性環(huán)境長電纜線(最大到 1000 m)高的數據速率(300 kHz)05V/24V Complementary line-driver (TTL)(refer to encoder catalog)Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders輸出信號電路 (2/2)適應于: 直接連接到 PLC(24 V 供電)最大電纜長度 (最大至 200 m

11、)高的數據速率 (10 年出錯時有信號輸出Baumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders電池壽命encoder in operation:- BEST CASELithium cell lifetime with external supply24h/d, 365d/y, 35 C- NORMAL CASEoperation with and without external supply (rate 1:1), 35 C- WORST CASEencoder without external supply24h/d, 365

12、d/y, 35 C100908070605040302010time yearcapacity % 2 4 6 810121416 18 20 22 249008007006005004003002001001000capacity mAhfunctional line19Baumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders機械式和Baumer多圈編碼器比較堡盟的磁性多圈編碼器機械式多圈編碼器速度可以達到 10000轉速( rpm)抗沖擊可以達到 200 g靠鋰電池的緩沖把數據儲存在EEPROM里非常適合于動態(tài)驅動器非常適合于動態(tài)驅動

13、器速度只能達到 6000 rpm抗沖擊僅為 100 g以機械傳動的方式儲存數據不適合動態(tài)驅動器不適合動態(tài)驅動器Baumer electricBU Motion Basic Training機械機械接口盲孔軸套編碼器軸徑 1.5 .50,8 mm外殼直徑 24.80 mm安裝附件豐富軸型編碼器軸徑 4.12 mm外殼直徑 24.89 mm夾緊或者伺服法蘭安裝附件豐富通孔軸套編碼器軸徑 1.5 .110 mm外殼尺寸 58.227 mm安裝附件豐富Baumer electricBU Motion Basic Training機械編碼器安裝version 1:外殼固定，使用柔性聯軸器使用柔性聯軸器c

14、oupling適配器板Baumer electricBU Motion Basic Training機械編碼器安裝類型 2:外殼固定，使用柔性聯軸器使用柔性聯軸器伺服法蘭連軸器Baumer electricBU Motion Basic Training編碼器安裝類型 3:外殼固定，使用柔性聯軸器使用柔性聯軸器Baumer electricBU Motion Basic Training機械編碼器安裝類型 3:外殼可移動, 軸固定，通過銷釘力矩安裝螺絲(盲孔)力矩銷/力矩 彈片Baumer electricBU Motion Basic Training機械編碼器安裝類型 4:外殼可移動, 軸

15、固定，通過彈簧力矩安裝Baumer electricBU Motion Basic Training機械編碼器壽命的影響軸負載轉速溫度振動聯軸器可以減輕振動，矯正垂直度、同心度不好等問題垂直度矯正 同心度矯正 lifetime600050004000300020001000020406080100120axial force = 50 Nx1000000 rev.Radial force in NBaumer electricBU Motion Basic Training機械柔性軸套編碼器的好處安裝尺寸小安裝靈活機械零點設定更簡便軸負載小防止熱傳導Baumer electricBU Moti

16、on Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders絕對值編碼器范圍光電單圈,多圈絕對值編碼器 各種外型尺寸42,

17、58, mm 軸型編碼器BPSV, BMA, BEMV, 通孔型編碼器BFG, BOSD, BOMH, 盲孔型編碼器BFF, BOSH, BMG, 磁性單圈,多圈絕對值編碼器 各種外型尺寸30, 40, 42, 58, mm 軸型編碼器BMSV 30, BMSK, BMMH, 通孔型編碼器- 盲孔型編碼器BMSH 40, BMMH, BMSH, Baumer electricBU Motion Basic TrainingEncoder Interfaces絕對值編碼器電氣接口并口方便:每一位對應一根線位數越高,價格越貴SSI (同步串行接口)點對點連接高的數據速率現場總線系統(tǒng)Profibus

18、CANopenDeviceNetEtherCATBaumer electricBU Motion Basic Training光電編碼器客戶對光電編碼器的需求電氣接口電氣接口標準輸出電路短路保護符合 電磁兼容性 (CE)標準連接方式軸軸可承受高的軸負載機械標準較高的防護等級嚴密的機械冗余安裝簡單光電式讀出光電式讀出高分辨率 參考信號 (增量式)判定旋轉方向精確掃描讀出系統(tǒng)Baumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingEncoder Interfaces現場總線接口Profibus西門子可編程控制器S5,S7(歐洲市場的先鋒)DeviceNet羅科韋爾可編程控制器 (美國市場的先鋒)CANopen許多PLC的制造商,如:博世,貝加萊等.Pc板廠汽車制造廠EtherCAT貝加萊的可編程控制器Baumer electricBU Motion Basic Training電氣輸出電子接口供電/ 輸出信號5 VDC TTL 兼容 互補型, RS 42210 30 VDC 推拉式, 短路保護4.5 30 VDC 推拉式,互補型,短路保護現場總線 CANopen Profibus-DP DeviceNe